Konwersja światła na sygnały elektryczne

Fot. Pixabay CC0

Współpracujący ze sobą badacze z Yale oraz Institute of Photonic Science (ICFO) w Hiszpanii stworzyli urządzenie, które wykrywa światło w zakresie fal podczerwieni przy pomocy grafenu. To jednak nie wszystko. Potrafi ono wydajnie przekształcić je w sygnał elektryczny w temperaturze pokojowej. Jest to przełomowy krok na drodze do ulepszenia wielu systemów, m.in. kamer termowizyjnych czy systemów telekomunikacyjnych.

Widmo światła składa się z różnego rodzaju fali. Jednym z najczęściej używanych jest promieniowanie podczerwone. Zwłaszcza w zakresie długości fali od 8 do 14 mikrometrów jest ono użyteczne w obrazowaniu termicznym. Ponadto może rozprzestrzeniać się w powietrzu bez większych strat, co ujawnia jego potencjał w komunikacji i teledetekcji.

Problem stanowi fakt, że konwencjonalne detektory podczerwieni w temperaturze pokojowej są zazwyczaj bardzo powolne, gdyż mają dużą pojemność cieplną. Aby zapobiec temu problemowi w swoim urządzeniu, naukowcy skorzystali z unikalnych właściwości grafenu. Jest to odmiana allotropowa węgla, która ma postać pojedynczej warstwy atomów węgla, a tzw. plazmon to kwant jego zbiorowych oscylacji elektronowych.

Dr Qiushi Guo, pierwszy autor badania, powiedział: "Grafen jest rodzajem materiału, który może przekształcić światło w połowie podczerwieni w plazmon, a one przekształcają się w ciepło. Wyjątkowość grafenu polega na tym, że wzrost temperatury elektronów spowodowany rozpadem plazmonu jest znacznie wyższy niż innych materiałów. Nasze urządzenie ma sztuczne nanostruktury, które przekształcają światło w plazmony, a następnie w ciepło elektroniczne".

Urządzenie reaguje bardzo szybko, co sprawia, że jest wysoce przydatne do zastosowań komunikacyjnych o dużej prędkości w średniej podczerwieni, gdyż pozostaje to poza zasięgiem tradycyjnych urządzeń działających w temperaturze pokojowej. Dodatkowo, jest proste i skalowalne. Jak powiedział Xia, urządzenie oferuje wiele nowych zastosowań.

(KB)